KR20080000445A - 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 및 이를 이용한 패턴 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 및 이를 이용한 패턴 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 포토 마스크는 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크에 있어서, 슬릿형 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴과, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간에 배치된 더미 패턴을 구비한다. 그러므로, 본 발명은 슬릿형 비트라인 콘택 패턴 사이에 슬릿형태 또는 홀 형태의 더미 패턴을 추가한 포토 마스크를 사용함으로써, 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택 패턴의 영역별 리플로우 차이를 줄일 수 있어 슬릿형 콘택을 위한 레지스트 패턴의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있고, 이로 인해 원하는 임계 치수대로 슬릿형 콘택을 형성할 수 있다.

슬릿형 콘택, 더미 패턴, 포토 마스크, 임계 치수

Description

슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 및 이를 이용한 패턴 제조 방법{Photo mask pattern for slit type contact and method for manufacturing thereof}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정시 레지스트 리플로우 전과, 후를 비교한 이미지이다.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정을 나타낸 수직 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 레이아웃을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정을 나타낸 수직 단면도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 레이아웃을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 슬릿형 콘택 패턴

110 : 슬릿형 더미 패턴

본 발명은 포토리소그래피 기술에 관한 것으로서, 특히 슬릿형(slit type) 콘택을 위한 레지스트 리플로우 공정시 패턴 영역별 리플로우 차이를 줄일 수 있는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 및 이를 이용한 패턴 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 포토리소그래피 기술은 반도체 소자의 고집적화를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 웨이퍼 기판 위에 임의의 형상을 갖는 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 웨이퍼 기판에 절연막이나 도전막 등의 패턴을 형성하여야 할 위치에 자외선, 전자빔 또는 X선 등과 같은 노광 장치의 빛을 조사하여 그 용해도가 변화하는 포토레지스트를 형성하고, 포토 마스크를 이용하여 포토레지스트의 소정 부위를 빛에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거함으로써 임의의 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이러한 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 부분을 식각 공정으로 제거하여 원하는 반도체 소자 패턴을 형성한다.

한편, 현재 소자 제조 방법 중의 하나로서 비트라인 콘택1, 비트라인 콘택2 공정을 n형 접합 비트라인 콘택, p형 접합 비트라인 콘택으로 변경하여 개발을 진행 중에 있다. p형 접합 비트라인 콘택은, p형 활성 접합 영역에 콘택을 형성하고, 게이트 스택에 콘택을 형성하는 비트 라인 콘택2 공정으로 진행한다. n형 접합 비트라인 콘택은, n형 활성 접합 영역에 콘택을 형성하는 비트라인 콘택2 공정으로 진행하면서, 셀(cell)에 콘택을 형성하는 비트 라인 콘택1 공정으로 진행한다.

이러한 비트라인 콘택2의 제조 공정시 가장 큰 문제는, 콘택 저항이다. 즉, 반도체 소자가 축소됨에 따라 콘택 저항을 고농도 도핑으로만 해결할 수 없어서 콘택 저항을 감소하기 위하여 콘택 면적을 확대하는 슬릿형 콘택 구조를 채택하고 있다.

더욱이 n형 접합 비트라인 콘택을 위한 포토 마스크는, 기존 비트라인 콘택2 레이아웃에 비트라인 콘택1이 연결(merge)되어서 패터닝시 직접 프린팅이 불가능하다. 그래서 레지스트 리플로우(reflow) 공정을 적용하고 있다. 비트라인 콘택1 마스크 상에서는 비트라인 콘택1만 패터닝하게 되어서 문제가 없지만, 슬릿 콘택이 추가된 n형 접합 비트라인 콘택 마스크에서는 포토레지스트 쉬프트(shift) 현상이 발생한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정시 레지스트 리플로우 전과, 후를 비교한 이미지이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 n형 접합을 위한 슬릿형 비트라인 콘택 마스크(20)를 이용한 패터닝 공정시 레지스트를 리플로우할 경우 패턴 사이의 공간에 따라 레지스트 리플로우 비율이 다르기 때문에 슬릿형 콘택의 개구부 임계치수가 증가(30)되거나 임계치수가 증가되지 않은(32)되는 경우가 발생하게 된다. 여기서, 미설명된 도면 부호 10은 게이트 스택 패턴을 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정을 나타낸 수직 단면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 의한 n형 접합 비트라인 콘택용 슬릿형 콘택 마스크를 이용한 웨이퍼의 패터닝 공정은 다음과 같이 진행된다.

우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판으로서 실리콘 기판의 활성 영역(40)에 게이트 절연막(42)을 개재하여 도프트 폴리실리콘 등의 도전막을 포함하여 이루어진 게이트 스택(44)을 형성하고, 기판의 활성 영역(40)에 n형 또는 p형 도펀트 이온이 주입된 n형/p형 접합(미도시됨)을 형성한다. 이러한 결과물 전면에 BPSG 등의 절연 물질을 두껍게 증착하여 층간 절연막(46)을 형성한 후에, n형 접합 비트라인 콘택을 위해 슬릿형 콘택 마스크를 이용하여 레지스트를 리플로우(reflow)시킨다.

다음에 도 2b에 도시된 바와 같이, 리플로우된 레지스트 패턴에 의해 드러난 층간 절연막(46)을 식각하여 n형 접합 비트라인 콘택용 슬릿형 콘택의 개구부(50)를 형성한다.

그런데, 종래 기술에 의한 제조 공정에서, 슬릿형 콘택 패턴의 공간 영역에 따라 레지스트 리플로우 비율이 다르기(A, B)때문에 레지스트 패턴의 프로파일이 비대칭적으로 되어 슬릿형 콘택의 개구부 임계치수가 증가되는 부분이 발생하게 된다. 즉, 도 2a의 D, C 부분에 해당하는 슬릿형 콘택의 개구부분이 다른쪽 레지스트 프로파일에 비해 개구 부분 임계 치수가 증가된다. 이러한 문제를 방지하기 위해 포토 마스크의 OPC 공정시 슬릿형 콘택 레이아웃을 쉬프트시켜야만 하였다.

게다가, 종래 기술의 제조 공정은, 슬릿형 콘택 패턴의 개구 부분 임계 치수가 증가함에 따라 패턴 에지 부분의 두께가 감소되어 층간 절연막의 식각 공정시 도 2b의 도면부호" 52"와 같이 슬릿형 콘택 개구부분의 에지 프로파일이 심하게 식각되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 종래 기술에 의한 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정시 슬릿형 콘택 패턴의 임계 치수가 잘못 형성될 경우 이로 인해 웨이퍼에 패터닝되는 슬릿형 콘택 개구 부분의 수직 프로파일또한 과도 식각하게 되어 슬릿형 콘택의 임계 치수를 정확하게 확보하는데 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 슬릿형 비트라인 콘택 패턴 사이에 슬릿형 더미 패턴을 추가함으로써, 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택 패턴 영역별 리플로우 차이를 줄일 수 있어 슬릿형 콘택의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 슬릿형 비트라인 콘택 패턴 사이에 슬릿형 더미 패턴을 추가한 포토 마스크를 제조하고 이를 이용한 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택 패턴 영역별 리플로우 차이를 줄일 수 있어 슬릿형 콘택의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크를 이용한 패턴 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크에 있어서, 슬릿형 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴과, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간에 배치된 더미 패턴을 구비한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크를 이용하여 웨이퍼에 패턴을 제조하는 방법에 있어서, 상기 슬릿형 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴과, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간에 배치된 더미 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성하는 단계; 상기 포토 마스크를 이용한 레지스트 리플로우 공정을 실시하여 상기 슬릿형 콘택 패턴 및 더미 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 웨이퍼를 식각하여 상기 슬릿형 콘택 패턴에 대응하는 상기 슬릿형 콘택의 개구 부분을 형성하는 단계; 및, 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 레이아웃을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴 레이아웃은, n형 접합과 수직 연결되는 슬릿형 비트라인 콘택의 포토 마스크에 있어서, 슬릿형 콘택 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴(100)이 형성되어 있으며, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴(100) 사이의 공간에 상기 패턴(100)과 미세 간격을 두고 슬릿 형태의 더미 패턴(110)이 배치되어 있다.

여기서, 슬릿형 더미 패턴(110)은, 슬릿형 콘택 패턴(100)과 동일한 장축 길이를 가지며 그 폭은 슬릿형 콘택 패턴(100) 폭의 1/2 이하 크기로 설정한다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴은, n형 접합을 슬릿 형태로 오픈시키기 위한 슬릿형 콘택 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴(100)들 중에서 기설정된 크기 이상의 공간 영역에 슬릿 형태의 더미 패턴(110)을 배치함으로써, 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간 영역 차이를 줄여 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택의 레지스트 패턴의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 비트라인용 슬릿형 콘택의 패터닝 공정을 나타낸 수직 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴을 이용하여 웨이퍼에 패터닝하는 공정은 다음과 같이 진행된다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판으로서 실리콘 기판의 활성 영역(120)에 게이트 절연막(122)을 개재하여 도프트 폴리실리콘 등의 도전막을 포함하여 이루어진 게이트 스택(124)을 형성하고, 기판의 활성 영역(120)에 n형 또는 p형 도펀트 이온이 주입된 n형/p형 접합(미도시됨)을 형성한다. 이때 게이트 스택(124) 상부면에는 실리콘 질화막(SiN) 등의 절연 물질로 이루어진 하드 마스크(hard mask)를 추가할 수도 있다.

이러한 결과물 전면에 BPSG 등의 절연 물질을 두껍게 증착하여 층간 절연 막(126)을 형성한 후에, n형 접합 비트라인 콘택을 위해 본 발명에 따른 슬릿형 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크를 이용하여 레지스트를 리플로우하여 상기 포토마스크의 슬릿형 콘택 패턴과 더미 패턴에 대응하는 레지스트 패턴, 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같은 슬릿형 콘택용 레지스트 패턴(128) 및 슬릿형 더미 레지스트 패턴(130)을 형성한다. 이때, 슬릿형 콘택용 레지스트 패턴(128)에 의해 오픈되는 영역 'E'의 임계 치수(CD)는 슬릿형 더미 레지스트 패턴(130)에 의해 균일하고 대칭적으로 이루어진다.

계속해서 도 4b에 도시된 바와 같이, 슬릿형 콘택용 레지스트 패턴 및 슬릿형 더미 레지스트 패턴에 의해 드러난 층간 절연막(126)을 건식 식각(예들 들어 반응성 이온 식각(RIE))하여 n형 접합에 수직으로 연결되는 비트라인 콘택용 슬릿형 콘택의 개구부(132)를 형성한다. 이때, 게이트 스택(124) 상부 일부와 그 위의 층간 절연막(126)이 더미 슬릿용 레지스트 패턴에 식각(F)되더라도 게이트 스택(124)의 하드 마스크에 의해 더 이상 식각되지 않고 정지하게 된다. 이후, 에슁(ashing) 공정으로 레지스트 패턴을 제거한다.

그러므로, 본 발명에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴을 이용하여 웨이퍼에 패터닝하는 공정은, 슬릿형 콘택 패턴사이의 공간 영역이 큰 부분에 슬릿형 더미 패턴을 추가한 포토 마스크를 사용하여 웨이퍼에 레지스트 리플로우 공정을 수행한다. 이로 인해 슬릿형 콘택용 레지스트 패턴과 슬릿형 더미용 레지스트 패턴을 함께 형성함으로써 레지스트 리플로우(reflow) 비율을 유사하게 하여 슬릿용 콘택용 레지스트 패턴의 측면 프로파일을 대칭적으로 형성할 수 있어 이 후 층간 절연막의 식각 공정시 슬릿형 콘택의 개구부 임계 치수를 정확하게 형성할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 레이아웃을 나타낸 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴 레이아웃은, 포토 마스크에 n형 접합과 수직 연결되는 슬릿형 비트라인 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴(100)이 형성되어 있으며, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴(100) 사이의 공간에 상기 패턴(100)과 미세 간격을 두고 적어도 2개 이상의 슬릿 형태의 더미 패턴(110a)이 배치되어 있다.

여기서, 슬릿형 더미 패턴(110a)은, 슬릿형 콘택 패턴(100)과 동일한 장축 길이를 가지며 그 폭은 슬릿형 콘택 패턴(100) 폭의 1/2 이하 크기로 설정한다. 그리고 2개 이상의 슬릿형 더미 패턴(110a)은 병렬로 배치되도록 형성한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴 레이아웃은, 포토 마스크에 n형 접합과 수직 연결되는 슬릿형 비트라인 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴(100)이 형성되어 있으며, 기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴(100) 사이의 공간에 상기 패턴(100)과 미세 간격을 두고 적어도 2개 이상의 홀 형태의 더미 패턴(110b)이 배치되어 있다.

여기서, 홀형태의 더미 패턴(110a)은, 슬릿형 콘택 패턴(100)과 동일한 장축 길이를 갖도록 하고, 적어도 2개 이상의 패턴은 직렬로 배치되도록 형성한다.

그러므로, 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 비트라인용 슬릿형 콘택 패턴역시, n형 접합을 슬릿 형태로 오픈시키기 위한 슬릿형 콘택 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴(100)들 중에서 기설정된 크기 이상의 공간 영역에 적어도 2개 이상의 슬릿 형태의 더미 패턴(110a), 혹은 적어도 2개 이상의 홀 형태의 더미 패턴(110b)을 배치함으로써, 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간 영역 차이를 줄여 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택의 레지스트 패턴의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 슬릿형 비트라인 콘택 패턴 사이에 슬릿형태 또는 홀 형태의 더미 패턴을 추가한 포토 마스크를 사용함으로써, 웨이퍼로의 레지스트 리플로우 공정시 슬릿형 콘택 패턴의 영역별 리플로우 차이를 줄일 수 있어 슬릿형 콘택을 위한 레지스트 패턴의 임계 치수를 정확하게 확보할 수 있고, 이로 인해 원하는 임계 치수대로 슬릿형 콘택을 형성할 수 있다.

또한 본 발명은 포토 마스크의 슬릿형 콘택 레이아웃에서 슬릿형 콘택 패턴 사이의 영역 차이로 인해 웨이퍼 패턴의 임계 치수를 정확하게 보정하기 위한 OPC 공정을 생략할 수 있어 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크에 있어서,

   상기 슬릿형 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴; 및

   기설정된 크기 이상의 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간에 배치된 더미 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 더미 패턴은, 하나의 슬릿 형태를 갖는 패턴, 적어도 2개 이상 병렬로 배치된 슬릿 형태의 패턴, 적어도 2개 이상 직렬로 배치된 홀 형태의 패턴 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 슬릿 형태의 더미 패턴은, 상기 슬릿형 콘택 패턴과 동일한 장축 길이를 가지며 그 폭은 상기 슬릿형 콘택 패턴 폭의 1/2 이하 크기로 설정하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크.
4. 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크를 이용하여 웨이퍼에 패턴을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 슬릿형 콘택의 개구 부분을 정의하는 슬릿형 콘택 패턴과, 기설정된 크 기 이상의 슬릿형 콘택 패턴 사이의 공간에 배치된 더미 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성하는 단계;

   상기 포토 마스크를 이용한 레지스트 리플로우 공정을 실시하여 상기 슬릿형 콘택 패턴 및 더미 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 웨이퍼를 식각하여 상기 슬릿형 콘택 패턴에 대응하는 상기 슬릿형 콘택의 개구 부분을 형성하는 단계; 및,

   상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크를 이용한 패턴 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 더미 패턴은, 하나의 슬릿 형태를 갖는 패턴, 적어도 2개 이상 병렬로 배치된 슬릿 형태의 패턴, 적어도 2개 이상 직렬로 배치된 홀 형태의 패턴 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크를 이용한 패턴 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 슬릿 형태의 더미 패턴은, 상기 슬릿형 콘택 패턴과 동일한 장축 길이를 가지며 그 폭은 상기 슬릿형 콘택 패턴 폭의 1/2 이하 크기로 설정하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크를 이용한 패턴 제조 방법.

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